等腰三角形

几何

děng yāo sān jiǎo xíng

等腰三角形至少有两条边长度相等,这两条等边所对的角也相等。

Formula

\text{base angles are equal when two sides are equal}
Visualization

Definition

等腰三角形至少有两条边长度相等(两条腰),底边上(与相等边相对)的两个角也相等,这就是等腰三角形定理;其逆命题也成立:如果三角形的两个角相等,那么它们所对的边也相等。对于腰长 $a$、底边 $b$:底角各为 $\arccos(b/(2a))$,顶角为 $\pi - 2\arccos(b/(2a))$,从顶点到底边的高为 $h = \sqrt{a^2 - b^2/4}$,将三角形分成两个全等的直角三角形。

Example

如果一个三角形的三边分别为 $5$ 厘米、$5$ 厘米和 $3$ 厘米,它是等腰三角形,$3$ 厘米底边两端的角相等;A字形房屋的形状就是一个等腰三角形。腰长 $=10$,底边 $=8$:高 $= \sqrt{10^2-4^2}=\sqrt{84}=2\sqrt{21}$,若顶角为 $40^\circ$,则每个底角为 $(180-40)/2=70^\circ$。对于腰长 $a=5$,底边 $b=6$:$h=\sqrt{25-9}=4$,面积 $=12$,底角各为 $=\arccos(3/5)=53.13^\circ$。

Key Insight

"等腰"(isosceles)在希腊语中意为"相等的腿",由于它有一条对称轴,沿这条轴对折等腰三角形会使两半完全重合;等边三角形是三条边都相等的特殊情形,因此有三条对称轴而不是一条。等腰三角形定理是欧几里得最早的命题之一(第一卷命题5),绰号"驴桥定理"(Pons Asinorum,意为"驴子的桥"),因为历史上它是《几何原本》中学生们最先遇到的困难证明,它是理解三角形全等和对称性论证的入口。